Un giroscopio ottico in fibra (FOG) è un sensore di precisione che misura la velocità angolare utilizzando l'interferenza della luce anziché componenti meccanici. Gli ingegneri utilizzano tipicamente i giroscopi ottici nei sistemi aerospaziali, marittimi e di navigazione, dove l'alta affidabilità e la precisione sono essenziali.
A differenza dei tradizionali giroscopi a massa rotante, i giroscopi ottici non contengono parti in movimento, il che ne migliora la durata e la resistenza alle vibrazioni e agli urti.
Un giroscopio ottico funziona grazie all'effetto Sagnac. Questo effetto provoca uno spostamento di fase quando il sistema ruota. Il sistema divide un fascio di luce in due parti. Un raggio viaggia in senso orario e l'altro in senso antiorario. Entrambi i fasci si muovono attraverso una fibra ottica a circuito chiuso o una cavità risonante. La rotazione provoca una differenza nel tempo di viaggio tra i fasci. Questa differenza crea uno spostamento di fase misurabile. Il sistema utilizza questo spostamento per calcolare il tasso di rotazione.
Se il sistema è fermo, entrambi i fasci tornano al rilevatore nello stesso momento e interferiscono in modo costruttivo. Tuttavia, quando il sistema ruota, un raggio percorre un percorso leggermente più lungo dell'altro, creando una differenza di fase misurabile. Il giroscopio converte questo spostamento di fase in una lettura precisa della velocità angolare.
Esistono due tipi principali di giroscopi ottici: il giroscopio laser ad anello (RLG) e il giroscopio a fibra ottica (FOG). Gli RLG utilizzano raggi laser all'interno di una cavità triangolare o quadrata fatta di specchi, mentre i FOG guidano la luce attraverso lunghe bobine di fibra ottica. I FOG tendono a essere più piccoli, più leggeri e più robusti, il che li rende ideali per le piattaforme mobili o con limiti di spazio.
Questi sensori svolgono un ruolo fondamentale nei sistemi di navigazione inerziale, dove aiutano a determinare la posizione, la direzione e l'orientamento senza affidarsi a riferimenti esterni come il GPS. La loro capacità di funzionare in ambienti difficili o GNSS li rende indispensabili nei settori della difesa, dell'aerospazio, dei veicoli autonomi e della navigazione subacquea.
FOG – Giroscopio a fibra ottica
